Captage et séquestration de carbone : comment ça marche ?

Le dioxyde de carbone (CO2) est le principal gaz à effet de serre contribuant au changement climatique, or on sait le capter et le transporter. En effet, ce gaz est parfois injecté dans des gisements de pétrole en voie d'épuisement pour en extraire les hydrocarbures résiduels (récupération assistée). Il peut aussi être utilisé dans d'autres industries notamment l'agroalimentaire.

Le secteur des hydrocarbures est l'un de ceux qui pratiquent
d'ores-et-déjà la capture et le stockage du dioxyde de carbone

Le captage et la séquestration de carbone (ou CCS, carbon capture and storage), n'est donc pas entièrement de la science-fiction. Revue des technologies existantes...

Capturer le carbone

Pas simple d'isoler un gaz de l'air ambiant. La nature y parvient avec la photosynthèse, qui capte le dioxyde de carbone de l'air et le transforme en matière organique, mais c'est un procédé extensif : toutes les plantes et les algues de la planète ne suffisent qu'à absorber la moitié du dioxyde de carbone que nous produisons chaque année !
La capture de dioxyde de carbone à grande échelle ne peut se faire que sur une installation aux rejets importants. Cela limite pratiquement l'application de ce système aux installations industrielles utilisant un combustible fossile : centrale électrique à flamme, cimenterie, chaudière industrielle, etc.

Il existe aujourd'hui trois familles de technologie permettant de récupérer de grande quantité de dioxyde de carbone dans ce type d'installations :

• Postcombustion : le dioxyde de carbone est récupéré directement dans les fumées
• Oxycombustion : la combustion est réalisée avec de l'oxygène pur de telle sorte que les fumée sont composées de vapeur d'eau et de dioxyde de carbone pratiquement pur
• Précombustion : ce procédé consiste a extraire le carbone avant la combustion. Cela peut se faire en produisant du monoxyde de carbone à partir du combustible (par exemple par vaporeformage ou oxydation incomplète) lequel réagit avec de la vapeur d'eau pour former d'une part du dioxyde de carbone, d'autre part du dihydrogène (cette opération est appelée shift-conversion). C'est ensuite l'hydrogène qui est brulé, ne produisant que de la vapeur d'eau. 

Les trois méthodes de captage du carbone : postcombustion, oxyréduction et précombustion
(cliquez pour voir en plein écran)

Ces trois technologies ont en commun de consommer de l'énergie, et donc de faire baisser le rendement des installations sur lesquels elles sont utilisées, typiquement d'environ 15%. Par ailleurs ces procédés entrainent parfois la production d'autres polluants.

De plus, même si on parvient à le capter efficacement, il faut stocker le dioxyde de carbone de façon durable et sûre ce qui nécessite en plus parfois de le transporter...

Transporter et stocker le carbone

Une fois le dioxyde de carbone récupéré, il doit être acheminé vers son lieu de stockage ce qui peut se faire par pipeline ou par bateau. Il existe d'ores-et-déjà plusieurs milliers de kilomètres de pipeline servant à transport du carbone, le coût de ce transport se varie de 0.5 à 15€ par tonne et par centaine de kilomètres.

Le stockage quant à lui peut se faire de diverses manières. L'injection au fond des océans a, par exemple, été envisagée avant d'être abandonnée par crainte d'impacts importants sur l'environnement. C'est la séquestration géologique qui apparait aujourd'hui comme la solution la plus réaliste.
Une méthode simple consisterait à injecter le dioxyde de carbone dans les gisements de pétrole ou de gaz épuisés. L'avantage c'est  que l'on connait bien ces structures géologiques puisqu'on les a étudié pour en extraire des hydrocarbures : on sait où elles se trouvent et on est à peu près certain de leur étanchéité. Problème : ces gisements sont généralement loin des zones de consommation, il faudrait donc transporter le dioxyde de carbone sur de longue distance ce qui est coûteux et risqué.
Un solution plus facilement accessible serait l'injection dans les aquifères salins profonds, c'est-à-dire dans des roches poreuses situées à plusieurs centaines de mètres sous la surface, contrairement aux nappes phréatiques, proches de la surface, les aquifères profonds contiennent généralement de l'eau salée impropre à la consommation. Inconvénient : ces aquifères sont pour l'instant mal connus.

A l'heure actuelle, c'est le stockage qui pose le plus de problème mais chaque maillon de la chaine est encore très couteux en argent et en énergie.
Même si de nombreuses recherches sont en cours pour améliorer les procédés existants, il faudrait qu'ils gagnent en efficacité et qu'ils changent complétement d'échelle pour participer à la lutte contre le changement climatique... Un défi encore loin d'être gagné.

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"Energiekonzept" : le point sur la stratégie énergétique allemande

Lorsque l'on parle de la politique énergétique allemande, on pense souvent à l'Energiewende (littéralement, la transition énergétique) annoncée après Fukushima et à la sortie du nucléaire. Pourtant, cette décision inattendue de la chancelière Angela Merkel n'a pas remis en cause la stratégie énergétique qu'elle avait définie quelques mois auparavant : l'Energiekonzept.

Contrairement à une idée reçue, la politique énergétique de l'Allemagne
a été définie en 2010 et peu retouchée suite à l'accident de Fukushima

Quel est le contenu de ce document fondateur de la politique énergétique allemande ? Et où en est-on 3 ans après sa publication ?

Les objectifs de l'Allemagne pour le milieu du siècle

l'Energiekonzept définit essentiellement les objectifs de l'Allemagne pour 2050, avec dans certains cas des jalons à 2020 ou 2030.
Les principaux objectifs sont :

• Émission de gaz à effet de serre : baisse de 80% par rapport à 1990
• Consommation d'énergie primaire : baisse de 50% par rapport à 2008
• Électricité à 80% d'origine renouvelable
• Consommation d'électricité : baisse de 25% par rapport à 2008
• Consommation d'énergie dans les bâtiments : baisse de 80% (sans que l'année de référence ne soit mentionnée)
• Consommation d'énergie dans les transport : baisse de 40% par rapport à 2005

Par ailleurs, l'Energiekonzept comprend quelques 70 mesures destinées à atteindre ces objectifs. L'une d'entre-elle, sans doute la plus connue, était l'allongement de la durée de vie des centrales nucléaires. Cet amendement à la loi sur l'énergie atomique (AtomG) de 2002 ne remettait pas en cause la sortie du nucléaire mais la prolongation de l'exploitation des centrales existantes jusqu'en 2036 devait assurer la transition pendant la montée en puissance des énergies renouvelables.

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La Chine dévoile ses objectifs énergétiques pour 2015

Publié en 2011, le XIIe plan quinquennal chinois faisait la part belle au verdissement de l'économie et à l'amélioration de l'efficacité énergétique.Des objectifs qui ont été déclinés dans une communication du Conseil des Affaires d’État le 23 janvier.
Revue de la transition énergétique à la chinoise...

Maitriser la consommation d'énergie et lutter contre la dépendance énergétique

La consommation d'énergie chinoise a dépassé celle des États-Unis en 2008, une situation qui contribue à placer la Chine en position d’accusée dans un contexte de prise de conscience du réchauffement climatique et de l'épuisement des ressources. Mais elle entraine aussi des risques économiques et géopolitiques : en dépendant de l’extérieur pour ses approvisionnements en matières premières et en particulier en énergie, la Chine fait face à une situation inédite dans son histoire. L’utilisation massive du charbon, dont elle dispose en abondance, a été une des réponses apportées à ce défi mais elle touche aujourd'hui à ses limites.

Shanghai : l'éclairage nocturne révèle les nuages de pollution

Il est donc logique de retrouver le double objectif de lutte contre la dépendance énergétique et de maitrise de la consommation dans le plan présenté le 23 janvier. Sur le premier point, la dépendance extérieure au pétrole devrait passer en dessous de 61% en 2015. Sur le second, l'objectif est de limiter la consommation totale d'énergie à 4 milliards de tonnes équivalent charbon en 2015 et la consommation d'électricité à 6152TWh. Rapportée aux prévisions de croissance, cette hausse de la consommation d'énergie revient à faire baisser l'intensité énergétique de 16% entre 2015 et 2010, un objectif qui était déjà inscrit dans le XIIe plan quinquennal.

Continuer les efforts de diversification des sources d'énergie : le gaz à l'honneur

La Chine s'est engagée depuis le début des années 2000 dans une politique volontariste de développement des énergies renouvelables et du nucléaire, désignés ensembles sous le terme d'énergies non fossiles. Si les résultats obtenus en moins d’une décennie semblent impressionnants, ils ne sont en fait qu’aux dimensions de l’immensité du territoire et de la population chinoise. Le mix énergétique, lui, est resté presque inchangé, conséquence logique de la très forte croissance de la demande qui a dilué les efforts en matière d’énergies décarbonées : en 2010, les nouvelles capacités éoliennes ont certes représenté une puissance de 16 GW, mais simultanément il a fallu ouvrir 30 GW de centrales à charbon pour faire face aux nouveaux besoins.

Si les énergies "non fossiles" restent d'actualité, l'objectif est de porter leur part à 11.4% en 2015, c'est surtout le gaz naturel qui est à l'honneur : il devrait représenter 7.5% de la consommation totale d'énergie primaire en 2015. Les capacités d'importation seront développées avec la construction de 44 000 kilomètres de nouveaux gazoducs, notamment en provenance de l'Asie centrale, de la Russie et de la Birmanie, et une hausse de 50 millions de tonnes par an des capacités de réception de gaz naturel liquéfié des ports chinois.
Enfin, l'accent est mis sur la production locale de gaz non conventionnel avec une relance de l'exploration et un objectif de production de 20 milliards de mètres cubes en 2015 pour le gaz de houille et de 6.5 pour le gaz de schiste.

Crédit photo : Jakub Hałun [CC-BY-SA-3.0-2.5-2.0-1.0]

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Ce qu'il faut comprendre avant de choisir un fournisseur d'électricité "verte"

Dans cette période où l'on parle beaucoup de transition énergétique, certains fournisseurs d'électricité proposent à leurs clients de prendre les devants en adoptant une offre "d'électricité verte". Ces offres se retrouvent aussi bien chez des acteurs historiques (comme GDF-Suez avec AlpEnergie) que chez des fournisseurs spécialisés (comme Enercoop ou Lampiris).
De quoi s'agit-il ? Et surtout : choisir une telle offre permet-il réellement de soutenir les filières renouvelables ? La réponse, nous allons le voir, varie d'un fournisseur à l'autre...

Acheter de l'électricité verte : une fiction

Si vous pouvez acheter des produits bio, c'est grâce à leur traçabilité : il est possible de connaitre l'origine du produit et donc les méthodes utilisées par son producteur.
A l'inverse, il n'existe pas de traçabilité de l'électricité, une fois qu'elle est injectée sur le réseau électrique personne ne peut dire d’où vient un électron et comment il a été produit. Par conséquent, sauf à être relié directement à la source (par exemple si vous avez des panneaux solaires sur votre toit), vous ne pouvez pas décider de vous fournir en électricité auprès d'un producteur plutôt que d'un autre.

Comment dans ce cas s'assurer que vous achetez de l'électricité issue d'une éolienne ou d'une centrale nucléaire ? En fait, il faut distinguer 2 flux sur le marché de l'électricité :

• Un flux physique qui suit le réseau de transport et de distribution des centrales jusqu'à votre prise
• Un flux contractuel avec des opérations d'achat et de vente qui vont de la vente par le producteur à l'achat par le particulier en passant par au moins un intermédiaire qui achète l'électricité auprès des producteurs (en gré à gré) ou sur le marché puis vous la revend.

S'il n'est pas possible de vous garantir que le flux physique de l'électricité qui vous est livré provient d'une source renouvelable, il est possible de retracer le flux contractuel. C'est le principe des garanties d'origine sur lequel se basent les offres d'électricité verte.

Le système des garanties d'origine

Ce système s'adresse aux producteurs d'électricité utilisant soit une énergie renouvelable (hydroélectricité, énergie éolienne, solaire thermique ou photovoltaïque, biomasse, géothermie...), soit la cogénération (production d'électricité à partir d'une énergie qui aurait été perdue sinon). Lorsque ces producteurs injectent de l'électricité sur le réseau, RTE leur délivre une garantie d'origine pour la quantité d'énergie injectée.

Ces producteurs peuvent ensuite revendre la garantie d'origine en compagnie du volume d'électricité correspondant. Au bout de la chaine, les fournisseurs d'électricité verte doivent présenter régulièrement à leurs clients des garanties d'origine pour un volume correspondant à leurs consommations.

Ce système trouve son origine dans une directive du parlement européen de 2009, mais à quelques variation près il est en vigueur en France depuis 2006 (on parlait auparavant de certificats verts qui ont disparu définitivement début 2012).

Ce que la garantie d'origine garantit et ce qu'elle ne garantit pas

En bref, si vous souscrivez à une offre d'électricité verte, le système de garantie d'origine vous assure que votre fournisseur a acheté un volume d'électricité équivalent à votre consommation auprès de producteurs d'électricité verte.

En revanche, ce système ne garantit pas :

• Que les électrons que vous consommez proviennent d'une énergie renouvelable.
• Que l'électricité que vous achetez n'aurait pas été produite sans votre achat : dans la plupart des cas vous n'aurez fait que "réserver" une énergie qui aurait été produite de toute façon. En d'autres termes en optant pour une offre d'électricité verte, vous aurez augmenté la part du renouvelable dans votre consommation d'énergie en la faisant baisser dans le mix des consommateurs ordinaires, pas en augmentant la production.
• Que vous financez réellement une filière renouvelable : la plupart des garanties d'origine viennent de barrages hydroélectriques - sources renouvelables, certes, mais construites pour la plupart dans les années 50 et déjà largement rentabilisés. Si vous souhaitez soutenir les investissements dans des filières renouvelables en cours d'émergence comme l'éolien, la biomasse ou le solaire, il faudra vous assurer avec votre fournisseur qu'il achète de l'électricité auprès de ces producteurs et qu'il leur offre des conditions satisfaisantes (prix négociés, contrats à long terme...)

Crédit photo : Jamie R Mathlin [CC-BY-SA-2.0], via Wikimedia Commons

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Publié le 30 décembre 2012 par Thibault Laconde

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